摘 要： 針對PowerPC在高速信號和大量數據處理中的應用優勢，在PowerPC860板的通信處理模塊CPM的SCC3設備上" title="設備上">設備上開發了板級支持包BSP，使串口通信" title="串口通信">串口通信通道SCC3端口實現了HDLC協議的自環方式通信，通過SCC3端口發送數據或文件，將接收到的數據通過串口發送到PC仿真終端顯示。
關鍵詞： BSP設計 驅動程序 緩存區 緩存區描述符
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嵌入式系統是一種對可靠性和實時性要求較高的專用計算機系統。PowerPC860能夠提供良好的編程、編譯、系統配置和調試環境，同時能在底層實現模塊化和屏蔽化。VxWorks是32位的實時操作系統，支持32位以上的嵌入式處理器，如MIPS、ARM、PowerPC系列等。在VxWorks的開發環境Tornado中已集成了很多基于ARM和PowerPC系列的驅動模塊，如網卡設備驅動、串口通信驅動、塊設備驅動等。在Tornado系統中，已在串口通信通道SCC3設備上開發了基于UART協議的板級支持BSP。但由于UART協議沒有數據差錯校驗處理，所以不能實現數據的可靠傳輸。本文基于HDLC協議，提出了通過SCC3端口發送和接收數據" title="接收數據">接收數據，其中SCC3的接收緩沖區不但包括發送緩沖區的數據內容，還包括16位或32位的CRC差錯校驗,實現了數據的高可靠性和實時性傳輸。PowerPC860的板級支持包BSP的設計是實現SCC自環通信系統開發及移植的重點，BSP 主要完成VxWorks 對專用目標板的支持。由于對硬件系統緊湊性和操作系統處理性能的要求，本BSP設計是在SCC3端口上采用NMSI方式實現的自環通信。
1 系統的BSP初始化方法
PowerPC860由其內核、系統接口單元和通信處理模塊CPM三部分組成。其中通信處理模塊可以在不同的設備上發送和接收信息，還可以在CPM的串口通信通道SCC上實現不同協議的傳輸。一個BSP 包括硬件初始化、中斷處理和產生、硬件時鐘管理、本地和總線內存空間映射,同時也包含定制VxWorks 映像。目標板初始化和驅動程序設計是SCC3端口實現HDLC協議自環方式通信的關鍵和難點。通常，BSP提供的功能有：初始化（CPU初始化、目標板初始化、內核初始化）和驅動程序支持。驅動程序負責硬件設備的初始化，并與設備交互實現系統對設備功能的調用。本文提出的BSP設計特點是基于HDLC模式對SCC3通道初始化以及存儲區的初始化配置，并采用中斷控制提高數據傳輸效率。該BSP能夠提供標準接口，包括設備初始化、設備的啟動和停止、設備狀態查詢、中斷和查詢方式下發送和接收數據，從而實現底層模塊化及提高數據處理效率。
1.1 對自環通信的SCC3初始化的硬件設計
配置發送與接收所用的波特率發生器，將SCC3的收發時鐘分別配置成內部時鐘和外部時鐘；將SCC3配置成NMSI模式，初始化SDCR寄存器。在函數sccIoctl中，模式為16位CRC寄存器的設置如下：
sccIoctl(SCC_CHAN*pChan，int com，int arg)
{
if(arg==CRC16_MODE)
{ pChan->hdlc.pSccReg->psmr&=~0x0800；
pChan->hdlc.pScc->c_mask=CRC16_MASK；
pChan->hdlc.pScc->c_pres=CRC16_PRES；
}
return (status)；
}
1.2 對初始化SCC3的軟件設計
SCC3的初始化包括參數RAM和收發緩沖區描述符" title="描述符">描述符BD的初始化。IMMR寄存器的值是內存基址，其中內存包括寄存器基址和收發緩沖區描述符BD等。設置Rx和TxBD表的基址相對于雙端口RAM的偏移量；設置Rx和Tx的函數代碼；在MRBLR中設置接收緩存的最大" title="最大">最大空間；設置收發緩沖區描述符BD表基址相對于IMMR寄存器中值的偏移量。收發緩沖區描述符BD對Buffer結構進行描述，包括對Buffer的狀態statusMode(即是否為空)、長度dataLength和指針dataPointer的描述。收發緩沖區描述符BD初始化過程如下(其中MAX_RXBD_
NUM為最大接收緩沖區描述符BD數，MAX_BUF_SIZE為最大接收Buffer數目)：
static void InitBDs(void)
{
int i=0；/*pRxBuffer是Buffer的首地址*/
for (i=0；i
RecvBD[i]->statusMode=0x0000；
RecvBD[i]->statusMode|=(BD_RX_EMPTY_BIT)；
RecvBD[i]->dataLength=0；
RecvBD[i]->dataPointer=(u_char*)(pRxBuffer+i*MAX_BUF_SIZE)；
}
}
2 自環方式通信系統的驅動設計
由于系統在自環通信方式下工作，所以SCC3的參數RAM、收發緩存區描述符等的內存地址設計、UART協議和HDLC協議的驅動設計方法、自環通信和多通道通信方式設計將發生根本變化。因此系統設備驅動程序需編寫具有相應特點的設備函數。
(1)接收函數sccPollInput()的設計。
正式讀入數據前，必須先檢測幀開始標志，并匹配地址，然后決定是否進入接收狀態。進入接收狀態后，首先提取RxBD的狀態模式字節，若接收未準備好，則繼續等待；若已準備好，則開始接收。由于一個數據包可以放置于多個緩存，所以檢測RxBD狀態模式字節的L位，以判斷是否為本幀的最后一個緩存。如果不是，則關閉這個緩存，處理下一個緩存描述字；如果是，則接收完最后一個緩存的數據后結束接收過程。對于最后一個buffer，需要檢測是否有接收錯誤。下面舉例說明SCC3的一個接收緩沖區描述符BD所描述的5個Buffer的數據接收過程，如圖1所示。該例設節點地址STADDR為0x1999，最大Buffer接收數MAX_BUF_SIZE為5，接收緩存地址pRxBuffer，連續接收發送緩存區數據66，XmitBD[0]->dataPointer為首地址pRxBuffer賦值。
接收Buffer的數據結構和實現接收數據的基本過程如下：
#define MAX_BUF_SIZE 5
#define STADDR 0x1999
typedef struct
{
SCC_HDLC_BUF*pTxBuffer；
SCC_HDLC_BUF*pRxBuffer；
}SCC_HDLC_DEV
*pRxBuffer =XmitBD[0]->dataPointer；
*pRxBuffer=(STADDR%256)；
*pRxBuffer=pRxBuffer +1；
*pRxBuffer=(STADDR/256)；
pRxBuffer=pRxBuffer +1；
for(index=2；index
(2)發送函數sccPollInput( )的設計。
設計方法同接收函數相似，但對于最后一個Buffer，需要檢測是否有發送錯誤，并以剩下的實際數據長度作為發送幀中數據段的長度發送。
(3)設備控制函數sccIoctl（）和數據發送函數sccStartup( )的設計。
sccIoctl（）函數用于設備工作模式配置和參數讀取。其中包括工作模式、通信速率、節點地址、CRC模式、最長幀等。輪詢模式下的收、發消息不需外部消息激勵，減少了任務的相互調度，可以用taskDelay實現 ，但是效率較低。sccStartup( )是中斷方式下的數據發送函數，設計要求在sysHwInit2( )函數中用接口inConnect( )實現關聯sccStartup( )和ISR。
本文是在CS860板的SCC3設備上開發支持標準HDLC點對點通信協議的BSP，它實現了數據的高可靠和實時性傳輸。基于Vxworks 操作系統的HDLC協議自環通信，按一定的步驟分階段編碼調試實現。開發步驟包括：建立開發環境、編寫初始化代碼驅動、調試BSP等。通過測試程序實現了在查詢及中斷方式下發送和接收數據，在超級終端設置和查看工作模式、通信速率、節點地址、CRC模式，最長幀等，并設有收發是否正常及錯誤類型告警提示。通過硬件配置和程序調試，本文的BSP能在PowerPC860的其他SCC上移植。
參考文獻
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2 李方敏.VxWorks高級程序設計[M].北京：清華大學出版社，2004
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4 張昆藏.計算機組織與結構——性能設計(第五版)[M].北京：電子工業出版社，2004